石灰-石膏-粉煤灰水泥浆体的水化机理研究

通过增钙法对粉煤灰水泥浆体的凝结时间、水化放热和力学性能的测定，以及采用差示热重分析、扫描电镜、X射线衍射，研究了在有石灰、石膏时不同掺量粉煤灰水泥浆体的水化机理。结果表明：早期水化性能弱，后期持久。随粉煤灰掺量增加，浆体的凝结时间延长，水化热减少，高掺超过40%时龄期强度下降明显；早期水化产物主要为：大量的水化硅酸钙凝胶(C-S-H）,未水化的硅酸钙（C₃S、 C₂S）,少量的钙矾石（AFt、 AFm）和氢氧化钙Ca(OH)₂,后期在石灰石膏的活性效应和填充效应的激发下，水化产物主要为：Ca(OH)₂、AFm。Ca(OH)₂与AFm及少量的C-S-H填充在水泥孔隙中且相互交联，改善了粉煤灰水泥浆体强度。     

硼泥的水热固化机理与抗压强度

为实现硼泥(boron mud,BM)的无害化处理与资源化利用,将硼泥在适当温度进行焙烧活化后,引入适量粉煤灰和水,在水热反应条件下固化为具有较高力学强度的块状制品,系统考察了焙烧条件、原料配比、水热反应温度与时间等工艺参数对硼泥固化体力学强度的影响规律。X射线衍射和扫描电镜形貌观察表明,高碱性水化硅酸镁即纤蛇纹石相的生成与聚集是硼泥固化强化的根本原因,相应适宜反应条件建议为:焙烧温度850℃、时间0.5 h;粉煤灰掺量按质量百分比计为40%,用水量则为15%;水热反应温度200℃、时间6 h。研究结果对硼泥、低品位菱镁矿、白云石等含镁固体废弃物的回收利用具有一定理论指导意义和应用价值。     

不同碱剂对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

为了使污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷后的沼渣得到有效利用,研究了以Ca(OH)_2代替NaOH作为碱剂调节产氢余物与污泥混合物初始pH进行厌氧发酵产甲烷情况。结果表明,以NaOH和Ca(OH)_2作为碱剂的消化系统厌氧发酵产甲烷的最佳接种量均为50%,且产甲烷率和比产甲烷速率相差不大,分别为60.48mL/(g·DS)、2.16mL/(g·DS·d)和58.68mL/(g·DS)、2.35mL/(g·DS·d),两种消化系统的COD、总糖和总蛋白质的降解率分别为63.0%、25.7%、47.1%和56.7%、23.6%、45.7%。以Ca(OH)_2代替NaOH作为碱剂调节反应物初始pH进行厌氧发酵产甲烷是可行的。     

联合NaOH和Ca(OH)_2强化剩余污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸

以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了Na OH和Ca(OH)_2联合作用对污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFA)的影响。结果表明,相较于Na OH单独发酵,Na OH和Ca(OH)_2的联合作用能够进一步促进VFA的积累,且Na OH和Ca(OH)_2的质量比例为50∶50时,VFA的最大积累量为286 mg COD·g-1VSS。机理研究表明,Na OH和Ca(OH)_2联合作用能够促进污泥溶解过程,并且溶解性COD(SCOD)的最大含量为3 650 mg·L~(-1),同时Na OH和Ca(OH)_2联合作用能够促进胞外聚合物内部有机物向外部的转移。Na OH和Ca(OH)_2联合作用能够进一步遏制产甲烷古菌的活性,甲烷的最大积累量为165 m L,远小于Na OH单独影响下甲烷的积累量。研究结果对指导污泥厌氧发酵回收能源物质具有一定的指导意义。     

絮凝-UV/O_3法处理粘胶纤维生产中的废碱液

粘胶纤维生产的压榨废碱液中含有大量的半纤维素,去除半纤维素是其稳定回收的关键环节,为降低处理成本和环境污染,同时为后期的工程设计和改造提供依据和参考,实验研究了聚丙烯酰胺(PAM)分子量、PAM添加量、Ca(OH)_2添加量、UV/O_3处理温度和接触时间、活性炭停留时间对絮凝-UV/O_3法对半纤维素去除率的影响,获得了最佳参数。当PAM分子量为2 300万、PAM添加量为0.5 g/L、Ca(OH)_2添加量为3 g/L、处理温度为50℃、接触时间为2 h、停留时间为60 min时,废碱液中半纤维素去除率可达91%,处理后的碱液可以达到工艺回收的要求。     

镁渣湿法脱硫性能的实验研究

为实现以废治废,将镁渣用作湿法烟气脱硫的脱硫剂,研究了其脱硫产物与机理,并考察了含氧量、反应温度、镁渣量对脱硫性能的影响。结果表明,镁渣中的主要脱硫成分为Ca_2SiO_4,主要脱硫产物为CaSO_4及其晶体和CaSiO_3,主要反应机理是Ca_2SiO_4水化生成(CaO)_3(SiO_2)_2(H_2O)_3和Ca(OH)_2。烟气含氧量增加对脱硫效率提升有一定的作用,但也促使了pH迅速下降;反应温度越高,脱硫效率越低;镁渣量增加有利于提高脱硫效率。含氧量为2%(质量分数)、反应温度为30℃、镁渣量为0.2g时,饱和脱硫时间为48min。     

曝气吹脱法用于牛场沼液污染物的去除

氨吹脱是一种有效的污水脱氮处理技术,其中曝气吹脱法又简单易行。为了探究曝气吹脱法用于牛场沼液污染物去除的最优条件,实验研究了温度、曝气量、初始p H等参数对氨氮去除效果的影响,并探讨了投加Ca(OH)2及曝气吹脱对COD、TP的去除作用。结果显示:温度、曝气量是影响氨氮去除效果的关键因素,30℃、4 000曝气量条件下氨氮去除率最高;由于沼液本身p H会受吹脱影响升高,因此,调节初始p H在8~9.5范围内对氨氮去除效果无显著影响;Ca(OH)_2能去除少量COD及TP,吹脱也能对COD去除有一定影响,投加7.7 g/L Ca(OH)_2吹脱后,沼液COD、TP去除率分别为9.7%、14.8%。最优条件30℃、4 000曝气量下,不加Ca(OH)2吹脱能得到70%以上的的氨氮去除率。一般情况下建议不加Ca(OH)_2进行沼液氨吹脱。     

掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

利用建筑垃圾和碱渣制备蒸压加气混凝土

为实现建筑垃圾和碱渣二次资源的综合利用,考察利用建筑垃圾和碱渣为主要原料制备蒸压加气混凝土的可行性。通过测试蒸压加气混凝土的干密度和抗压强度,确定适宜的原料配比和蒸压养护条件,并通过XRD、SEM和FTIR对蒸压加气混凝土样品的矿物组成、微观结构进行分析。结果表明,在建筑垃圾、碱渣、石灰、水泥、石膏、铝粉掺量分别为50%、20%、10%、18%、2%和0.1%、蒸压压力1.5MPa、蒸压时间6h的条件下,制备的蒸压加气混凝土性能达到《蒸压加气混凝土砌块》(GB 11968-2006)A7.5、B07级要求,且蒸压加气混凝土样品的主要物相为托贝莫来石、半结晶CSH(I)和少量方解石、石英和硬石膏,托贝莫来石、硬石膏和水化硅酸钙凝胶相互交错形成多孔结构,部分Si—O—Si和Al—O—Al断裂,[AlO4]取代了归属于[SiO4]中的Si—O—Si。碱渣的添加有助于激发建筑垃圾的活性,生成强度更高的含铝托贝莫来石,形成低密度高强度的蒸压加气混凝土。     

混合碱和沸石联用对初沉污泥厌氧发酵性能的影响

在初沉污泥厌氧发酵过程中,以NaOH作为碱剂调节污泥pH,虽能有效提高发酵液中有机物浓度,但同时发酵液中的氮、磷等副产物的含量也增加,且发酵后污泥脱水性能较差。为解决上述问题,通过小试实验,考察了NaOH与Ca(OH)_2混合碱和沸石联用的强化方式对发酵液性质及污泥脱水性能的影响。实验结果表明:采用NaOH与Ca(OH)_2比值为1:3的混合碱液调节初沉污泥pH至10,且同步投加80 g·L~(-1)沸石时,具有较好的强化发酵及控制氮、磷副产物的产生的特性,同时发酵后污泥具有较好脱水性能。在此条件下,发酵液的TVFA、SCOD、NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P分别为2898.1、4960、106.1和3.1 mg·L~(-1),具有作为反硝化碳源的潜力,同时发酵后污泥CST值为273.9 s,具有较好脱水性能,有利于污泥的后续处理。     

电镀污泥基胶凝材料的制备及性质分析

将电镀污泥作为混合材料掺到水泥中,取代部分水泥熟料制备电镀污泥基胶凝材料。测定了胶凝材料试样的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂流动度、强度等物理性能指标,同时分析胶凝材料试样的微观水化性能与累积孔体积,测定了胶凝材料的重金属浸出浓度。结果表明,在电镀污泥掺量为0.5%(质量分数,下同)时,制备的胶凝材料试样强度达到《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)规定的52.5R级水泥强度标准;在掺量为1.5%、2.5%时,制备的胶凝材料试样强度达到GB 175—2007规定的42.5R级水泥强度标准,且重金属浸出浓度满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)要求。微观测试表明,电镀污泥的掺入使得水化放热总量降低。     

高铝粉煤灰提取氧化铝后硅钙渣用作水泥混合材

为了使高铝粉煤灰提取氧化铝后所产生的硅钙渣被大量的用作水泥混合材,通过水泥强度、水化放热和干缩性实验研究了原状硅钙渣和脱碱硅钙渣对水泥强度和稳定性的影响。结果表明,当硅钙渣掺量达30%时,硅钙渣水泥强度仍可满足P·C 32.5水泥要求。且随硅钙渣掺入量的增加,水泥早期水化放热速率增加的同时水泥累计水化放热量和干缩率还会显著降低。与原状硅钙渣相比,在同等掺量的情况下,脱碱硅钙渣更有利于保持水泥强度,降低其水化热和改善干缩性。     

电镀污泥氨浸渣中铬的回收

以电镀污泥氨浸渣为研究对象,采用钠化氧化焙烧方法,实现了铬物相的转化和回收。钠化氧化焙烧过程以Na_2CO_3作为钠化剂,掺量为20%(质量分数),在750℃下焙烧2.5h,铬的转化效果最佳。X射线光电子能谱结果表明,钠化氧化焙烧实现了氨浸渣中铬由非水溶态Cr(OH)_3向水溶态Na_2CrO_4的有效转变。在室温条件下水浸,固液比1g∶10mL,浸出5min,铬浸出率可达到91.36%。热力学计算结果显示,Cr(OH)_3与O_2、Na_2CO_3反应的吉布斯自由能为负值,表明Cr(OH)_3易于生成Na_2CrO_4,Na_2CrO_4易溶于水,易于回收。     

污泥焚烧灰固化处理技术研究

研究了硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂在污泥焚烧灰固化技术中的应用效果。考察了污泥焚烧灰固化块(以下简称固化块)的抗压强度,测定了固化块的重金属浸出毒性,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析固化块组成和微观结构。结果表明,4种物质对提高固化块的抗压强度均具有较好的效果,硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂的适宜掺量分别为10、30、20、1.0g(以100g污泥焚烧灰中掺加的质量计)。XRD和SEM分析结果显示,经固化处理后制得的固化块结构密实,存在石英(SiO2)、水化硅铝酸钙(CaAl2Si2O8)和水化硅酸铝钙(Ca2Al2SiO7)等物质,其中水化硅铝酸钙等凝胶物质有利于提高固化块的抗压强度。     

钙基半干法燃煤烟气脱硫技术的影响因素

半干法烟气脱硫技术因具有耗水量少、产物易处理等特点而备受关注.基于固定床反应器研究了反应温度、脱硫剂Ca(OH)2颗粒粒径、反应空速及烟气中水蒸气体积分数对Ca(OH)2脱硫性能的影响.结果表明,Ca(OH)2颗粒粒径的减小、反应空速的降低、烟气中水蒸气体积分数的提高及低反应温度等因素,有利于SO2的脱除、Ca(OH)...     

CaCO3类吸收剂净化焚烧烟气中HCl气体的研究

通常烟气中的酸性气体采用Ca(OH)2净化,然而当烟气温度在300 ℃以上时,Ca(OH)2喷入到烟气中将快速生成CaCO3.研究了两种CaCO3的反应特性,比较了200～900 ℃内CaCO3类吸收剂和Ca(OH)2与烟气中HCl气体的反应率,发现在600 ℃左右和800 ℃及以上,CaCO3类吸收剂的反应率与Ca(OH)2相当或更高;CaCO3类吸收剂、特别是改性CaCO3可替代Ca(OH)2作为干式净化HCl气体的吸收剂,合适的反应温度在600 ℃左右.     

微波活化对Ca(OH)2孔隙结构及脱氯性能的影响

采用微波炉对一定质量的氢氧化钙样品进行活化,利用压汞仪考察了不同微波活化时间及脱氯反应前后的Ca(OH)2总比孔表面积、分段比表面积和孔径分布的变化,并在脱氯实验台上对脱氯效率进行实际测试.结果表明,微波活化存在一个最佳时间,在此时间内样品比孔表面积增大50%左右,而超过这一时间样品比表面积回复性减小;微波活化主要通过增加3～20 nm孔径段的微孔为样品提供更大比表面积;这些新增加的微孔在脱氯反应过程中被完全利用或消耗;最佳活化时间下的微波活化使Ca(OH)2在较低Ca/Cl摩尔比下获得更大脱氯效率,Ca/Cl摩尔比=4.1时,脱氯效率增加了20%.     

微波活化对Ca(OH)2孔隙结构及脱氯性能的影响

采用微波炉对一定质量的氢氧化钙样品进行活化，利用压汞仪考察了不同微波活化时间及脱氯反应前后的Ca(OH)2总比孔表面积、分段比表面积和孔径分布的变化，并在脱氯实验台上对脱氯效率进行实际测试。结果表明，微波活化存在一个最佳时间，在此时间内样品比孔表面积增大50%左右，而超过这一时间样品比表面积回复性减小；微波活化主要通过增加3～20 nm孔径段的微孔为样品提供更大比表面积；这些新增加的微孔在脱氯反应过程中被完全利用或消耗； 最佳活化时间下的微波活化使Ca(OH)₂在较低Ca/Cl摩尔比下获得更大脱氯效率，Ca/Cl摩尔比=4.1时，脱氯效率增加了20%。     

粉煤灰聚苯乙烯新型保温建筑材料的制备及其机理分析

以石灰、石膏作为粉煤灰活性激发剂，用废弃聚苯乙烯颗粒(EPS)作为保温成分，通过优化配比，研制新型节能环保墙体砌块材料，分析了砌块材料的水化机理。XRD（X射线衍射）、TGA-DTA（热重-差热分析）和SEM（扫描电子显微镜）分析证实：当粉煤灰掺量为20%~25%、EPS为2.5%时，保温砌块材料的施工及保温性良好，耐久与耐候性能优良。     

高镁镍铁渣基草酸盐化学键合材料的制备及性能

为提高镍铁渣(FS)的综合利用率,提出利用FS与草酸(OA)反应制备镍铁渣基草酸盐化学键合材料(FS-OCBCMs),主要考察了m(FS/OA)质量比、水灰质量比(m(W/C))、粉煤灰(FA)掺量、缓凝剂种类及掺量对材料凝结时间和力学性能的影响,并采用XRD和SEM分析手段,表征了材料的物相组成和微观结构。结果表明:随m(FS/OA)的增加,凝结时间先减小后增大,抗压强度呈先增大后减小的趋势;当m(W/C)=0.14～0.17时,材料28 d时抗压强度均达到33 MPa以上;当m(W/C)0.17时,抗压强度随之降低。FA掺量对材料早期抗压强度影响较大,随FA的增加,早期强度不断降低,而后期强度与未掺FA材料的抗压强度接近。缓凝剂硼砂(B)掺入具有较好的缓凝作用,且掺量为1%时,材料力学性能最好,28 d时抗压强度可达45 MPa,而三聚磷酸钠(P)的掺入,不具有缓凝作用,还使凝结时间大幅度降低;当掺量为5%时,凝结时间降到14 min,且对材料早期强度影响较大。FS-OCBCMs的主要产物为结晶较好的MgC_2O_4·2H_2O,且当掺入1%的B时,产物结晶更好,同时提高了材料的抗压强度。以上研究结果对于实现高镁镍铁渣的资源化利用具有一定的指导意义。